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Elektrochemische Dekontamination leitender Oberflächen
Mikrobielle Biofilme auf Oberflächen können zu ästhetischen, technischen und hygienischen Problemen führen. Besonders in hygienisch sensiblen Bereichen sollten sie daher konsequent entfernt und ihrer Neubildung vorgebeugt werden. Leitende Oberflächen bieten viele Möglichkeiten, mithilfe sehr geringer Spannungen und Ströme, die auf ihnen angesiedelten Biofilme effizient zu zerstören. Neben einer einfachen elektrostatischen Abstoßung von Bakterien durch eine zumeist negative Aufladung der Oberfläche kommen dabei vor allem elektrochemische Verfahren zum Einsatz, die zum Beispiel durch direkte Oxidation oder durch eine lokale und idealerweise temporäre Erzeugung aggressiver Molekülspezies Bakterien effektiv abtöten. Am bekanntesten ist dabei sicherlich die anodische Oxidation von chloridhaltigen Lösungen an der Oberfläche, die zur Bildung von Chlor und Hypochlorit führt. Hypochlorit ist auch in Chlorbleichen enthalten und wirkt besonders bakterizid. Da anodische Reaktionen und die Bildung von aggressiven, reaktiven Chlorverbindungen jedoch häufig zu Schäden (Korrosion) der betroffenen Oberfläche führen und zudem eine Belastung für Anwender und Umwelt darstellen, werden gegenwärtig vermehrt auch kathodische Verfahren untersucht. Durch die Wahl geeigneter Oberflächen können dabei durch kathodische Reduktion von Sauerstoff in wässriger Lösung mikrobielle Biofilme und andere Ablagerungen sowohl physikalisch, durch entstehendes Wasserstoffgas, als auch chemisch, über reaktive Sauerstoffspezies, die durch die Reduktion von Sauerstoff in der Lösung erzeugt werden, effektiv zerstört werden.
WOMag 05/2015 Burkholz, Torsten; Egert, Markus; Jacob, Claus
Electrochemical decontamination of conductive surfaces: from basics to new approaches
Formation of microbial biofilms on surfaces can cause aesthetic, technical and hygienic problems. Hence, biofilm prevention and removal is crucial in areas where hygiene is of high importance. Conductive surfaces offer several possibilities for effective biofilm removal and prevention by using low voltages and currents. Besides a simple electrostatic repulsion of bacteria from negatively charged surfaces, other methods are under investigation that are based, for instance, on a direct oxidation or on a local and transient formation of highly reactive molecules that can effectively kill microorganisms. The anodic, surface-based oxidation of chloride-containing solutions yielding chlorine and hypochlorite is a very well established technique. Hypochlorite is a well-known antimicrobial agent that is also contained in bleach. The anodic formation of aggressive and reactive chlorine species, however, can cause corrosive damage of the underlying surface and may be harmful to users and the environment. Consequently, cathodic methods are becoming more widely studied. Using suitable surfaces, cathodic reduction of oxygen in aqueous solutions can remove biofilms physically, i.e. by blowing them off via the formation of hydrogen gas, or chemically, i.e. via the formation of reactive oxygen species.
